JP2002250177A - 自動ドアの開閉制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来自動ドアの開閉制御方法では最大設定重
量より軽いドアの場合は、モータの制動力に余裕がある
のにかかわらず、緩い減速カーブを用いて制御している
ことになり、停止点に対してかなり手前の減速開始点か
ら減速するため、高速走行区間が短いものとなり、結果
的にドアの開閉に要する時間が長くなる。また、減速カ
ーブに完全に倣った制御を行うには、サーボ系のゲイン
を高めレスポンスも上げる必要がある。 【解決手段】 本発明の自動ドアの開閉制御方法は、重
量に応じて定めた減速カーブによって低速走行速度まで
減速される位置を、停止点に対してあらかじめ定めた低
速走行距離分だけ手前の位置に定め、設定した減速カー
ブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶してこれを
選択設定するようにし、選択された減速カーブを指令値
として減速動作したときの、実際のドアの走行速度と前
記減速カーブとの偏差に応じてモータの制動力あるいは
加速力を加減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動ドアの開閉制
御方法、特に、モータを用いて開閉制御を行う自動ドア
の開閉制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータを用いて開閉制御を行う自動ドア
においては、危険防止のため、開あるいは閉方向の停止
点の手前で、高速走行しているドアに制動力を加えて減
速し、一旦低速度にして停止点まで走行させる停止緩衝
制御を行っているのが普通である。

【０００３】一方、自動ドアのドアの重量はドアの大き
さや材料によって、軽いものでは10kg位から重いもので
は200kg以上のものまであるが、できるだけ一種類のド
アエンジンで広い範囲のドア重量に対応できることが望
ましい。図３は高速度で走行しているドアに制動力を加
えて、低速走行速度まで速度を落とす制動領域のドアの
動きを示す説明図で、横軸はドアの位置、縦軸は速度で
ある。同じ減速開始点で一定の制動トルクを加えた場
合、重いドアはＤのように長い制動距離を必要とし、軽
いドアではＥのように短い距離で減速してしまうので、
軽いドアの場合には停止緩衝制御のための低速走行距離
と時間が極端に長くなってしまう傾向がある。逆に減速
開始点を停止点側に近づけると、重いドアや走行抵抗が
減ったときにドアが停止点に衝突する危険性が高くな
る。ドアの重量や走行抵抗の変化にかかわらず、同じ減
速カーブで減速し、停止点までの低速走行距離も同じで
あることが望まれる。

【０００４】このような問題点を解決するための自動ド
アの開閉制御方法として、例えば特開平９−１００６７
８号公報に示されたものがある。これは高速度で走行し
ているドアに制動力を加えて所定の低速走行速度まで速
度を落とす減速カーブと、減速開始点をドアの最大設定
重量と最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定
める工程と、実際のドアの走行速度と前記減速カーブと
の偏差に応じて、モータの制動力を加減する工程を含む
制御方法である。

【０００５】また、この方法では前記減速カーブによっ
て前記低速走行速度まで減速される位置を、停止点に対
してあらかじめ定めた低速走行距離分だけ手前の位置に
定めるとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の如
き従来のドア開閉制御方法では、以下のような問題点を
有する。

【０００７】１）上記方法ではドアの最大設定重量と最
高設定速度およびモータの駆動能力を考慮して、高速度
で走行しているドアに制動力を加えて所定の低速走行速
度まで速度を落とす減速カーブと減速開始点を定め、実
際のドアの走行速度と前記減速カーブとの偏差に応じ
て、モータの制動力を加減して、この減速カーブに倣っ
てドアの速度を制御するため、最大設定重量以下のドア
を閉端で衝突させることなく安全に閉動作することがで
きるという特徴があるが、ドアの最大設定重量と最高設
定速度及びモータの駆動能力を考慮して定めた減速カー
ブは図５に示すように勾配の緩いものとなり、それに伴
い減速開始点も停止点に対してかなり早めの位置にな
る。このため最大設定重量より軽いドアの場合は、モー
タの制動力に余裕があるのにかかわらず、緩い減速カー
ブを用いて制御していることになり、停止点に対してか
なり手前の減速開始点から減速するため、高速走行区間
が短いものとなり、結果的にドアの開閉に要する時間が
長くなる。

【０００８】２）極端に軽いドアの場合、モータに制動
力を加えなくても駆動力を取り去れば走行抵抗だけでド
アが速やかに減速してしまう傾向があり、緩衝のために
設けた低速走行距離が結果的に長くなる。このようにモ
ータの制動力を全く必要としない領域で、無理に前述の
減速カーブに倣って速度制御するには、モータを加速方
向にも駆動する必要があり、場合によっては加減速を繰
り返しながら制御する状態にもなりうる。すなわち減速
カーブに完全に倣った制御を行うには、サーボ系のゲイ
ンを高めレスポンスも上げる必要がある。しかしハイゲ
イン、ハイレスポンスの制御はモータに加減速を繰り返
すような制御を行うことになり、機械的に滑らかでない
動きや騒音発生の原因となるハンチングやオーバーシュ
ートが起こりやすくなる。これらを避けるように厳密に
制御するためには、制御系が非常に複雑になり、従って
高価なシステムとなる。

【０００９】本発明は、上記の問題点の解決を図った自
動ドアの開閉制御方法を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の自動ドアの開閉
制御方法は、高速度で走行しているドアに制動力を加え
て所定の低速走行速度まで速度を落とす最大荷重減速カ
ーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設定
速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく最
小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最高
設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最大
荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複数
点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カーブ
と減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力を
考慮して定め、これら減速カーブによって低速走行速度
まで減速される位置を、停止点に対してあらかじめ定め
た低速走行距離分だけ手前の位置に定め、設定した減速
カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶してこ
れを選択設定するようにし、選択された減速カーブを指
令値として減速動作したときの、実際のドアの走行速度
と前記減速カーブとの偏差に応じてモータの制動力ある
いは加速力を加減することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の自動ドアの開閉制御方法
は、停止しているドアを加速して高速度まで上げる標準
加速カーブをドアの標準設定重量と最高設定速度および
モータの駆動能力を考慮して定め、実際のドアの走行速
度と前記標準加速カーブとの偏差に応じて、モータの加
速力を加減し、高速度で走行しているドアに制動力を加
えて所定の低速走行速度まで速度を落とす最大荷重減速
カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設
定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく
最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最
高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最
大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複
数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カー
ブと減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力
を考慮して定め、これら減速カーブによって低速走行速
度まで減速される位置を、停止点に対してあらかじめ定
めた低速走行距離分だけ手前の位置に定め、設定した減
速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶して
これを選択設定するようにし、選択された減速カーブを
指令値として減速動作したときの、実際のドアの走行速
度と前記減速カーブとの偏差に応じてモータの制動力あ
るいは加速力を加減することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の自動ドアの開閉制御方法
は、メモリに記憶された上記減速開始点群の値をディジ
タルスイッチあるいは可変抵抗器等を用いて微調整する
ことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。

【００１４】図１は本発明に係わる自動ドアの開閉制御
装置の構成説明図である。モータ１の出力軸には歯付き
小プーリ２が取り付けられ、歯付きベルト３を介して減
速機５の入力軸の歯付き大プーリ４に連結され、減速機
５の出力軸に取り付けられた駆動プーリ６と従動プーリ
７とにドア駆動ベルト８が巻掛けてあると共に、ベルト
８にはドア９が連結具１０を介して連結され、モータ１
を正逆転することでドア９が開閉動作するように構成さ
れている。

【００１５】前記モータはブラシレスDCモータであり、
ロータの磁極位置を検出するためのホール素子やホール
ICを用いた磁極位置センサ１１を内蔵している。ブラシ
レスDCモータ１が３相の場合、一般に３個のホールセン
サを用いて１２０度位相差の３相信号として磁極位置信
号１２が取り出され、３相モータドライバ・コントロー
ラ１３でモータ１をブラシレス駆動するために用いられ
る。

【００１６】一方、モータ１の出力軸とドア９の移動量
の間にスベリが無い構造にしておけば、モータ１の磁極
位置センサ１１の信号を計数カウントすることにより、
ドア９の位置や速度を求めることができる。このため前
述の磁極位置信号１２はドア９の位置と速度を制御する
ための分解能を上げるため、パルス合成回路１４で合成
逓倍され、位置速度パルス１５と方向判別信号１６に変
換される。

【００１７】モータドライバ・コントローラ１３には電
流センサ１７を接続してモータ電流値を電流フィードバ
ック信号１８として検出し、電流指令１９と比較し電流
制御ループを構成し、モータ１のトルク制御を行うよう
にしている。

【００１８】ドア９の開閉制御はマイコンおよび周辺回
路２０によって管理されており、自動ドア設置時の初期
設定あるいは電源投入時に、前述の位置速度パルス１５
を計数することによりドアの全ストロークがメモリ２１
に記憶され、以後の開閉制御の位置情報として使用され
る。ドア９の高速走行時の速度と、停止緩衝制御のため
の低速走行速度は、普通ユーザの好みに応じてある範囲
だけ変更するため、高速度設定値２３および低速度設定
値２４を入力できるようになっている。

【００１９】マットスイッチや人体検知スイッチからの
ドア開指令２２がマイコンおよび周辺回路２０に入力さ
れると、メモリ２１の全ストローク値と高速度設定値２
３およびあらかじめ設定された加速カーブから速度指令
２５を演算して、回転方向指令２６と共にモータドライ
バ・コントローラ１３に出力する。

【００２０】図２は停止しているドアを加速して高速度
まで立ち上げる加速領域のドアの動きを示す説明図で、
横軸は時間、縦軸はドアの速度である。一般に自動ドア
の開動作は、開指令が入ったらできるだけ早く高速度設
定値まで立ち上がり、速やかにドアを開放することが望
ましい。しかし、一定のトルクで駆動した場合、当然最
も重いドアは図２のＡのように立ち上がりが遅くなり、
最も軽いドアではＢのように立ち上がりが早くなる。立
ち上がりが極端に早くなるとドアにいわゆるシャクリ現
象が生じたりして、衝撃や異常音を発生しやすくなる。
そこで図２のＣに示すように、最も標準的なドア重量が
加速できることを考慮して、速やかでスムーズな立ち上
がり特性に対応する速度指令値を時間関数としてマイコ
ンで発生させ、速度指令２５としてモータドライバ・コ
ントローラ１３に入力し、実際のドアの速度は位置速度
パルス１５を用いて演算計測し、指令値との偏差に応じ
た電流指令１９によってモータトルクを増減して、速度
指令値に倣って加速する。軽いドアの急速すぎる立ち上
がりはこれによって抑制できる。標準重量より重いドア
の場合は、モータの適正な制御範囲を超える場合もあ
り、ドア重量の大小によって、図２のＡとＣの間の立ち
上がり特性が得られる。

【００２１】図３は高速度で走行しているドアに制動力
を加えて、低速走行速度まで速度を落とす制動領域のド
アの動きを示す説明図で、横軸はドアの位置、縦軸はド
アの速度である。同じ減速開始点で一定のトルクで制動
を加えた場合、重いドアはＤのように長い制動距離を必
要とし、軽いドアはＥのように短い距離で減速してしま
うので、停止緩衝制御のための低速走行距離が極端に長
くなってしまう。逆に減速開始点を停止点側に近づける
と、重いドアや走行抵抗が減ったときにドアが停止点に
衝突する危険性が多くなる。ドアの重量や走行抵抗の変
化にかかわらず、速やかに減速し、停止点までの低速走
行距離も同じであることが自動ドアとして望ましい。

【００２２】そこで本発明においては図４に示すよう
に、停止緩衝制御のための低速走行距離をあらかじめ定
めておき、まず、ドアの最大設定重量と最高設定速度お
よびモータの制動能力を考慮した最大荷重減速カーブＦ
と最大荷重減速開始点ｆを定めておく。最大設定ドア重
量に対して定めた最大荷重減速カーブＦを、全ての重量
に対して適用すると、停止点に対して早めに減速を開始
する特性のため、全体としてドアの動作時間が長くな
る。すなわちドアを停止点に衝突させない点では安全で
あるが、当然開くと思っているドアが途中で減速してし
まうことは、通行人にとってドアにぶつかる危険性が増
加することになってしまう。軽いドアを無理に減速する
必要は無いので、まず最も軽いドアについて最小設定重
量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮した最
小荷重減速カーブＨと最大荷重減速開始点ｈを定めてお
く。さらに、前述の最大荷重と最小荷重の中間の荷重に
対して１点あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれ
に最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して、中間
荷重減速カーブＧ1，Ｇ2，・・と中間荷重減速開始点ｇ
1，ｇ2，・・を定め、この中間荷重減速カーブによって
前記低速走行速度まで減速される位置を、停止点に対し
てあらかじめ定めた低速走行距離分だけ手前の位置に定
める。設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せは
メモリに記憶しておき、選択スイッチで選択設定する。
設置するドアの重量は普通判っているので、この選択設
定操作は困難なことではない。減速カーブの勾配はドア
重量が小さくなるにつれ、より急な勾配を選択すること
ができるが、重い荷重に対して急勾配の減速カーブをい
きなり選択すると減速しきれず停止点で衝突する危険性
があるので、ドア重量が不明の場合は安全のため緩勾配
側すなわちＦ，Ｇ1，Ｇ2・・の順に選択して動作を確認
する配慮は必要であるが、一旦選択された減速カーブを
用いて速度指令２５とし、指令値と実際の速度の差に応
じて電流指令１９によってモータの制動トルクを加減
し、速度指令２５に倣ってドアの速度を制御しているた
め、走行抵抗の変化等があっても、制御範囲内であれば
同じ減速特性で動作するので、低速走行距離の変化は発
生しない。また減速開始点位置をさらに前後に微調整し
たいときには、メモリに記憶されている減速開始点群
ｆ，ｇ1，ｇ2，・・に対して、ディジタルスイッチある
いは可変抵抗器２７を用いて調整可能とすることは、マ
イコンを用いたコントローラでは容易に実現可能であ
る。

【００２３】一般に自動ドアの開閉動作は、開動作のと
きは速やかに開放するため高速度設定値を早めに設定
し、できるだけ高速度で開端近くまで開き、そこから速
やかに減速することが望ましく、逆に閉動作のときは人
に圧迫感を与えないよう高速度設定値を若干低めに設定
し、かつ早めに緩やかに減速する動作が望ましい。すな
わち開動作時の高速度設定値および減速カーブと閉動作
時の高速度設定値および減速カーブは別々のものを選択
することもできる。高速度設定値が最高速度と異なると
きは、減速開始点は選択された減速カーブと高速度設定
値との交点を演算で求めて使用することになる。

【００２４】

【発明の効果】前述のように本発明の自動ドアの開閉制
御方法によれば、停止しているドアを高速度まで立ち上
げるとき、理想的な加速カーブに倣って速度が制御さ
れ、特に軽いドアが必要以上に立ち上がり、いわゆるシ
ャクリ現象を生じ衝撃や異常音を発生するのを防ぐこと
ができる。

【００２５】また、使用するドアの重量に対して、ドア
エンジンの能力を最大限活用した、迅速な開動作と安全
な閉動作を簡単な操作で選択設定できる。ドアの重量や
風圧などによる走行抵抗、速度設定値の変化にかかわら
ずドアを高速度から低速走行速度まで制御するとき、理
想的な減速カーブに倣って速度が制御され、重いドアや
走行抵抗の減少によりドアが停止点で衝突するのを防ぐ
ことができ、逆に軽いドアで走行抵抗の増加によりドア
が停止点のかなり手前で低速になり、開閉動作が遅くな
るのを防ぐことができ、さらに、ドアの重量や走行抵抗
の変化にかかわらず、一定の低速走行距離での停止緩衝
制御を行うことができる。

【００２６】また、複雑な学習動作等の無駄な動きを排
除し、設置時の調整作業を低減し、かつ広範囲のドア重
量に対応できる自動ドア装置を実現できる等大きな利益
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための自動ドアの開閉制御装
置の構成説明図である。

【図２】加速領域のドアの動きを示す説明図である。

【図３】制動領域のドアの動きを示す説明図である。

【図４】制動領域での速度指令の求め方の説明図であ
る。

【図５】従来の方法における制動領域での速度指令の求
め方の説明図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ 歯付き小プーリ ３ 歯付きベルト ４ 歯付き大プーリ ５ 減速機 ６ 駆動プーリ ７ 従動プーリ ８ ドア駆動ベルト ９ ドア １０ 連結具 １１ 磁極位置センサ １２ 磁極位置信号 １３ モータドライバ・コントローラ １４ パルス合成回路 １５ 位置速度パルス １６ 方向判別信号 １７ 電流センサ １８ 電流フィードバック信号 １９ 電流指令 ２０ 周辺回路 ２１ メモリ ２２ ドア開指令 ２３ 高速度設定値 ２４ 低速度設定値 ２５ 速度指令 ２６ 回転方向指令 ２７ 可変抵抗器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 知良 群馬県桐生市相生町３−93番地 日本サー ボ株式会社桐生工場内 (72)発明者 村田 明彦 東京都中野区上鷺宮１丁目21番20号 株式 会社ソリック内 (72)発明者 近藤 喜代人 東京都中野区上鷺宮１丁目21番20号 株式 会社ソリック内 Ｆターム(参考） 2E052 AA01 AA02 BA03 BA04 CA06 DA04 DB04 EA15 EB01 EC01 GA10 GB12 GB15 GC02 GC06 GD07 GD08 KA10 KA12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速度で走行しているドアに制動力を加
   えて所定の低速走行速度まで速度を落とす最大荷重減速
   カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設
   定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく
   最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最
   高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最
   大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複
   数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カー
   ブと減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力
   を考慮して定め、これら減速カーブによって低速走行速
   度まで減速される位置を、停止点に対してあらかじめ定
   めた低速走行距離分だけ手前の位置に定め、設定した減
   速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶して
   これを選択設定するようにし、選択された減速カーブを
   指令値として減速動作したときの、実際のドアの走行速
   度と前記減速カーブとの偏差に応じてモータの制動力あ
   るいは加速力を加減することを特徴とする自動ドアの開
   閉制御方法。
2. 【請求項２】 停止しているドアを加速して高速度まで
   上げる標準加速カーブをドアの標準設定重量と最高設定
   速度およびモータの駆動能力を考慮して定め、実際のド
   アの走行速度と前記標準加速カーブとの偏差に応じて、
   モータの加速力を加減し、高速度で走行しているドアに
   制動力を加えて所定の低速走行速度まで速度を落とす最
   大荷重減速カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重
   量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定
   め、同じく最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設
   定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮し
   て定め、最大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点
   あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷
   重減速カーブと減速開始点とを最高設定速度及びモータ
   の駆動能力を考慮して定め、これら減速カーブによって
   低速走行速度まで減速される位置を、停止点に対してあ
   らかじめ定めた低速走行距離分だけ手前の位置に定め、
   設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリ
   に記憶してこれを選択設定するようにし、選択された減
   速カーブを指令値として減速動作したときの、実際のド
   アの走行速度と前記減速カーブとの偏差に応じてモータ
   の制動力あるいは加速力を加減することを特徴とする自
   動ドアの開閉制御方法。
3. 【請求項３】 メモリに記憶された上記減速開始点群の
   値をディジタルスイッチあるいは可変抵抗器等を用いて
   微調整することを特徴とする請求項１または２記載の自
   動ドアの開閉制御方法。